單相正弦波脈沖調制SPWM變頻調速系統實驗

一、實驗目的
1、掌握異步電動機變頻調速的原理。
2、了解異步電動機變頻調速運行的基本參數，V/f曲線。

二、實驗所需掛件及附件
序號?????
????? 編?????????? 號?
?????? 備????????????? 注
1?DJK01電源控制屏?該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊
2?DJK11單相異步電動機SPWM變頻調速?或DJK14
3?DJ21—1單相電阻啟動異步電動機?
4?雙蹤示波器?自備
5?萬用表?自備

三、?實驗線路及原理
單相異步電動機的調速除了起動需要另附加繞組及相關電路外，其變頻調速原理與三相異步電動機相同，下面仍然以三相異步電動機的調速原理來說明，由電機學可知，電機的轉速表達式為：
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其中 為定子供電的頻率； 為電機的磁極對數； 為轉差率，又上式可知改變定子供電的頻率 可以改變電機的同步轉速，從而實現了在轉差率 保持不變情況下的轉速調節，為了保持電機的最大轉矩不變，希望維持電機氣隙磁通恒定，因而要求定子供電電壓也隨頻率作相應調整。即
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在忽略定子阻抗壓降的情況下，??? ,其中 為常數。
為使氣隙磁通恒定，在改變定子頻率同時必須改變電壓 ，即保證 常數。
單相正弦波脈沖調制逆變電路的輸出電壓與頻率就是根據上述要求而設計的，因此由該逆變器供電的單相電動機可以實現速度調節的要求，其原理框圖如7—3所示。
單相異步電動機采用電阻分相啟動支路。啟動繞組串聯PTC保護器，當啟動完畢時在離心開關的作用下自動切除啟動支路。
在微處理器的控制下，利用鍵盤可以改變電路輸出的V/f比值，用鍵控方式改變輸出頻率以達到調頻調速的目的。
關于變電路的原理請參考相關書籍、其輸出電壓波形為脈沖寬度按正弦規律變化的調制波，其中含有基波分量和各種高次諧波，以基波分量為主，諧波分量較小，當基波頻率與幅值按某種恒壓/頻的規律變化時，電機轉速隨之改變。

四、實驗內容
1、?V/f曲線測定。
2、?觀察低頻率補償對于提高啟動力矩的效果。

五、思考題
1、?單相異步電動機有哪幾種啟動方式？在變率調速時，為什么不采用電容分相起動？
2、?改變V/f比值，有何實際意義？

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?????????????????????? 圖7—3? 單相正弦波脈寬調制變頻調速原理框圖

六、實驗方法
1、將DJ21—1的主繞組與DJK11主電路輸出連接，打開掛件電源開關，設定V/f曲線從第一條開始，打開電機開關，按下啟動鍵，提升轉速測量輸出基波頻率、電壓和電機轉速，輸出頻率可由觀察參考波 而得，用示波器測得 的頻率就是輸出電壓的頻率。
2、改變V/f曲線重復實驗步驟1。
3、觀察低頻率補償對于提高啟動力矩的效果。設定不同的V/f曲線時，電機啟動運轉的最低輸出頻率、并測量此時的輸出基波電壓。

七、實驗報告
1、畫出交—直—交單相SPWM變頻器輸出V/f的曲線。
2、記錄不同V/f曲線下的電壓、頻率和電機轉速的關系。
3、記錄電機開始起動運行時變頻器輸出的頻率和電壓。

八、注意事項
1、在頻率上升，電機轉速升高的過程中，當電機轉速達到某一速度時，在離心力的作用下會自動切斷啟動支路，此時會造成逆變器輸出電流的波動。
2、在電機升速的時候，由于副繞組的電流過大，出現過流保護，PTC保護器動作，會使電機停轉，此時單相電機無法立即再起動。如果使電機重新啟動，應稍等片刻，待副繞組回路中的PTC保護器恢復到低阻態時，才可再次升頻起動。
3、用DJK14掛件也可以完成該實驗，在原有的掛件的基礎上增加DJK09掛件，同時在調速時要注意輸入電壓與頻率同步調節，以確保V/f為常數。